張用德，唐書恒，張淑霞

（1.中國地質(zhì)大學(xué) （北京）能源學(xué)院，北京 100083；2.中原油田采油五廠，河南 濮陽 457001）

煤層氣俗稱煤礦瓦斯，是寶貴的能源資源。煤層氣具有典型的“自生自儲”、“吸附＋游離”等成藏特征，使煤層在抬升剝蝕、暴露淺埋等不利環(huán)境中形成商業(yè)性聚集的可能。煤層氣主要為甲烷，其他組分含量很少。煤層氣排采工作分為三個階段，即脫水產(chǎn)氣階段、穩(wěn)定產(chǎn)氣階段、控制遞減階段。開發(fā)初期，煤層氣產(chǎn)能低，但氣井的穩(wěn)產(chǎn)周期長，從而能夠確保長遠(yuǎn)經(jīng)濟效益。美國煤層氣開采是地面鉆井集中開采利用，主要集中在圣胡安和黑勇士等兩個煤盆地。煤層氣開發(fā)工藝的主要特點是：小井距密井網(wǎng)和壓裂工藝。

1 國內(nèi)外煤層氣資源對比

全球煤層氣遠(yuǎn)景資源總量約268×1012m3，主要分布在12個國家（煤層氣總資源量在107.8～124.8×1012m3）（圖1）。

圖1 世界主要煤層氣活動的國家及資源量（單位：×1012ft3）

1.1 國外煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1）美國。美國是世界上煤層氣商業(yè)化開發(fā)最成功的國家，從1983～1995年的12年間，煤層氣年產(chǎn)量從1.7億m3猛增至250億m3，2005年煤層氣產(chǎn)量達(dá)到500億m3。2009年煤層氣產(chǎn)量達(dá)540億m3，占天然氣年產(chǎn)量8%。圣胡安、粉河兩個盆地產(chǎn)量占全美煤層氣的85%（圖2）。

圖2 美國煤層氣勘探形勢

2）加拿大。加拿大煤層氣發(fā)展迅速，通過新技術(shù)適應(yīng)性研究和推廣應(yīng)用，在短短4年的時間內(nèi)完成了美國在20年內(nèi)走過的發(fā)展歷程（圖3）。

圖3 加拿大煤層氣鉆井及年產(chǎn)量

1.2 中國煤層氣發(fā)展

截至2010年底，全國煤層氣直井5458口，水平井160口，日產(chǎn)氣536萬m3，探明儲量約2000億m3。2010年地面煤層氣產(chǎn)量達(dá)15億m3，利用量11.8億 m3，利用率78%（圖4）。

圖4 我國歷年煤層氣鉆井與產(chǎn)量

2 國內(nèi)外煤層氣開采技術(shù)

1）美國。針對不同盆地儲層特點及地質(zhì)條件，美國煤層氣產(chǎn)業(yè)已形成了四種煤層氣勘探開發(fā)主體技術(shù)體系：適用于圣胡安盆地的的鉆井－洞穴完井技術(shù)體系（高滲）；適用于一般煤層氣盆地（如黑勇士盆地、拉頓盆地等）的鉆井－套管完井－壓裂技術(shù)體系（低滲）；適用諸如粉河盆地在內(nèi)的低階煤盆地的鉆井－裸眼擴徑技術(shù)體系（高滲低含氣）；CDX公司開發(fā)的羽狀水平井開發(fā)技術(shù)體系（地形復(fù)雜、煤層穩(wěn)定、硬度大）。

2）加拿大。針對低煤階、低含氣量、煤巖致密、滲透率低、含水飽和度低的特點，加拿大形成了連續(xù)油管鉆井技術(shù)、高排量氮氣泡沫壓裂技術(shù)、羽狀水平井技術(shù)。

3）中國。針對我國煤層氣盆地普遍存在的低壓、低滲、低飽和及高含氣量以及儲層應(yīng)力敏感強，地形復(fù)雜的特征，我國形成了叢式井套管完井＋清水加砂壓裂、水平井/多分支水平井/U型井、穩(wěn)控精細(xì)連續(xù)排采技術(shù)（表1）。目前，我國存在缺乏煤層氣鉆井專用的配套工具與裝備等，如煤層氣水平井地質(zhì)導(dǎo)向工具、兩井連通技術(shù)與工具、煤層氣專用鉆機等問題。

表1 中高煤階煤層氣開發(fā)方式對比

表2 低煤階煤層氣開發(fā)方式對比

從表1、表2中對比：黑勇士和拉頓盆地與沁水和鄂爾多斯盆地煤儲層物性接近，開發(fā)方式相似，都以直井多層套管完井＋水力壓裂為主；黑勇士和拉頓都沒有使用水平井，而國內(nèi)水平井開發(fā)效果也不理想。開發(fā)方式有一定的借鑒意義。

滲透率及地質(zhì)條件是決定完井及增產(chǎn)措施的決定性因素。對于具有相同地質(zhì)條件的開發(fā)層，可以研究借鑒其開發(fā)方式。

3 國內(nèi)外煤層氣政策影響分析

在美國、加拿大等國煤層氣勘探開發(fā)的過程中，國家的支持政策發(fā)揮了積極的推動作用，中美兩國的煤層氣扶持政策對比見表3。

表3 中美煤層氣扶持政策對比

美國從1980年經(jīng)過8～10年，鉆完井?dāng)?shù)才大幅增加（圖5）。中國2006年出臺《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加快煤層氣（煤礦瓦斯）抽采利用的若干意見》。中國煤層氣政策的激勵效果也要8～10年（即2014～2016年）才能體現(xiàn)出來。

4 啟示與建議

圖5 美國1981年～2000年煤層氣井完井?dāng)?shù)

加強煤層氣資源選區(qū)評價，重點攻關(guān)高滲富集區(qū)，為中國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供后備資源。在直接引用國外相關(guān)理論和技術(shù)的同時，也通過技術(shù)突破和創(chuàng)新，自主研發(fā)適合我國地質(zhì)條件的煤層氣勘探開發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，提高產(chǎn)量和采收率。國家扶持政策是煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要前提，但政策的激勵效果不會一蹴而就，需要經(jīng)過一段時間才能體現(xiàn)出來。用8～10年時間對煤層氣開采的增值稅實行零稅率；所得稅實行“五免三減半”。對煤層氣實行保護性井口價格，并對煤層氣用戶給予適當(dāng)?shù)膬r格補貼。

［1］趙慶波，陳剛，李貴中，等.中國煤層氣富集高產(chǎn)規(guī)律、開采特點及勘探開發(fā)適用技術(shù)［J］.天然氣工業(yè).2009，29（10）：13-19.

［2］姚國欣，王建明.國外煤層氣生產(chǎn)概況及對加速我國煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考［J］.中外能源，2010，15（4）：25-28

［3］黃格省，于天學(xué)，李雪靜.國內(nèi)外煤層氣利用現(xiàn)狀及技術(shù)途徑分析［J］.石化技術(shù)與應(yīng)用，2010，28（4）：28-31.

［4］秦勇，袁亮，胡千庭，等，我國煤層氣勘探與開發(fā)技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向［J］.煤炭科學(xué)技術(shù)，2010，40（10）：1-6.